KR20150140482A

KR20150140482A - 엔진 시스템

Info

Publication number: KR20150140482A
Application number: KR1020140068439A
Authority: KR
Inventors: 박형근; 김기두; 강민구
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2014-06-05
Publication date: 2015-12-16

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리는, 엔진의 연소실에 연결되어 압축공기가 경유하는 흡기매니폴드; 상기 엔진의 연소실에 연결되어 배기가스가 배출되는 배기매니폴드; 상기 흡기매니폴드에 연결되는 제1 EGR가스라인; 및 상기 흡기매니폴드에 연결되며, 상기 제1 EGR가스라인과 유량이 달리 이루어지는 제2 EGR가스라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리는, 흡기매니폴드에 연통하는 EGR가스라인이 복수로 분기되고, 복수의 EGR가스라인이 직경이나 밸브에 의해 EGR가스의 혼합비율이 달리 이루어짐에 따라, EGR가스의 혼합비율에 따른 효용성을 적절히 운용할 수 있다.

Description

엔진 시스템{Engine system}

본 발명은 엔진 시스템에 관한 것이다.

엔진 시스템은 연소실에 유입된 공기(과급공기)를 고온 고압으로 압축하고 보다 큰 압력의 연료를 분사 및 미립화시켜 점화시킨 후 배기가스를 방출한다. 이러한, 엔진 시스템은 연료가 연소되는 연소실을 구비하는 엔진과, 엔진과 연결되는 터보차저(Turbo Charger; 과급기)를 포함한다.

여기서, 터보차저는 연료의 효율을 상승시키기 위하여, 압축기에서 공기를 미리 압축하여 연소실로 공급하게 된다. 이와 같이, 엔진에서 배출되는 배기가스 압력을 이용해 공기를 압축해 주입하는 터보차저가 엔진에 연결된다.

엔진은 고온에서 공기와 연료의 연소가 일어나게 되므로 유해물질인 질소산화물이 다량으로 배출되는데, 환경문제에 대한 규제에 의해 유해물질을 제거할 필요가 있다. 따라서, 엔진의 배기가스를 다시 흡기 쪽으로 재순환시켜 연소시의 배기가스 내에 존재하는 유해물질을 저감시키기도 한다.

여기서, 배기가스 재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR)은 배기가스의 일부를 엔진의 과급공기에 공급함으로써, 연소실 온도를 떨어뜨려 질소산화물의 생성을 억제할 수 있다.

한편, 배기가스 재순환을 구동하는 경우, 터보차저의 운전 특성이 변할 수 있으며, 터보차저의 내부 구조를 변경하면 고비용이 발생하므로 터보차저의 내부구조를 변경하지 않고도, 엔진 시스템의 효율을 높이기 위한 연구개발이 활발히 진행중에 있다.

본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 필요에 따라 엔진 연소실로 공급되는 재순환 배기가스 유량을 다르게 하여 EGR가스의 혼합비율에 따른 엔진의 효용성을 다르게 조절할 수 있는 엔진 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 시스템은, 엔진의 연소실에 연결되어 압축공기가 경유하는 흡기매니폴드; 상기 엔진의 연소실에 연결되어 배기가스가 배출되는 배기매니폴드; 상기 흡기매니폴드에 연결되는 제1 EGR가스라인; 및 상기 흡기매니폴드에 연결되며, 상기 제1 EGR가스라인과 유량이 달리 이루어지는 제2 EGR가스라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 엔진에는 복수의 실린더가 마련되고, 상기 실린더 각각에 상기 제1 EGR가스라인 또는 상기 제2 EGR가스라인을 통해 EGR가스가 공급되는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제1 EGR가스라인과 상기 제2 EGR가스라인은 직경이 달리 이루어지는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제1 EGR가스라인에는 제1 밸브가 마련되고, 상기 제2 EGR가스라인에는 제2 밸브가 마련되어, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 개도조절에 의해 상기 제1 EGR가스라인과 상기 제2 EGR가스라인의 유량이 달리 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.

본 발명에 따른 엔진 시스템은, 흡기매니폴드에 연통하는 EGR가스라인이 복수로 분기되고, 복수의 EGR가스라인이 직경이나 밸브에 의해 EGR가스의 혼합비율이 달리 이루어짐에 따라, EGR가스의 혼합비율에 따른 효용성을 적절히 운용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 시스템에 마련되는 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 시스템을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 엔진 시스템에 마련되는 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 엔진 시스템(100)은 엔진(110), 터보차저(120), 라인어셈블리(A)를 포함한다.

엔진(110)은 배기가스를 배출하는 배기라인(113)과 소기가스(공기 등을 포함할 수 있음)가 흡입되는 흡기라인(114)을 포함한다. 엔진(110)은 그 내부에 연소실을 구비하여 연소실 내부로 연료가 주입되면, 연료(소기가스 등)는 엔진(110)에서 연소되어 배출되고, 배출된 배기가스가 후술되는 터빈(122)과 압축기(121)를 구동하도록 배기라인(113)을 거쳐 터빈(122)으로 도입된다.

여기서, 연소실은 연료가 폭발하는 공간으로서, 엔진(110)에 구비되는 실린더(111)의 내부에 피스톤(도시하지 않음)이 왕복될 수 있도록 형성된 공간이 된다. 이러한, 실린더(111)로 소기가스를 유입시키기 위한 흡기통로(흡기라인의 출구일 수 있음)가 흡기매니폴드(112B)와 연통되어 이루어질 수 있고, 배기통로(배기라인의 입구일 수 있음)는 배기매니폴드(112A)에 연통되어 이루어질 수 있다. 피스톤은 연료의 폭발에 따라 실린더(111)의 안내로 승하강될 수 있다.

터보차저(Turbo Charger, 120)는 엔진(110)에서 배출되는 배기가스 압력을 이용해 소기가스를 압축해 엔진(110)으로 주입하여, 엔진(110)에서 이용되는 연료의 효율을 상승시킨다. 이를 위해, 터보차저(120)는 공기를 미리 압축하여 연소실에 공급하는 것이며, 이러한, 터보차저(120)는 압축기(121), 터빈(122)을 포함한다.

압축기(121)는 흡기라인(114)에 연결되어 소기가스를 압축하여 엔진(110)으로 공급한다. 압축기(121)에는 외부로부터 소기가스가 유입되는데, 압축기(121)에 내장된 휠(도시하지 않음)의 회전에 의해서 유입된 소기가스가 압축되어 압축공기(과급공기)가 될 수 있다.

터빈(122)은 배기라인(113)에 연결되어 엔진(110)으로부터 배기가스를 공급받아 구동되며 회전력을 압축기(121)로 전달하도록 축(부호 도시하지 않음)으로 압축기(121)와 연결된다. 터빈(122)의 구동은 엔진(110)에서 연소된 배기가스가 유입되어, 배기가스가 가지는 에너지에 의해 터빈(122) 내에 자유롭게 지지된 터빈(122)의 휠(도시하지 않음)이 회전됨으로써 이루어진다. 이때, 터빈(122)에 내장된 휠의 회전 토크가 축에 의해 압축기(121)의 휠로 전달되는 것이다.

여기서, 엔진(110)에서 연소된 배기가스는 터빈(122)으로 유입되거나 압축기(121)에서 압축된 압축공기와 합류하여 다시 엔진(110)으로 공급될 수 있고, 터빈(122)에서 방출되는 배기가스는 외부로 유출될 수 있다.

소기우회라인(130)은 공기의 유량을 조절하여 터보차저(120)의 이상운전 상태인 서지(surge)가 발생하는 것을 방지하는 구성으로서, 배기라인(113)과 흡기라인(114) 사이에 연결되어 공기를 배기라인(113)으로 우회시킨다.

소기우회라인(130)은 공기가 가습되기 이전에 공기를 우회시키도록, 가습장치(140)의 상류에 연결될 수 있으며, 가습장치(140)가 동작시 소기우회라인(130)을 통해 공기가 우회될 수 있다. 소기우회라인(130)을 통해 반출되는 공기의 유량은 제어밸브(131)에 의해 조절될 수 있다.

가습장치(140)는 공기에 물을 첨가하여 연소시 발생하는 질소산화물의 발생을 저감시키는 구성으로서, 흡기라인(114) 상에 마련되어 공기를 가습시킨다. 예를 들어, 가습장치(140)는 분사노즐을 통해 흡기라인(114) 내부로 물방울 또는 안개 형태의 습기를 분사할 수 있다.

가습장치(140)에 의해 공기로 물을 첨가하여 연소처리하면, 실린더(111) 내의 온도는 저하되고 그에 의하여 질소산화물이 덜 발생될 수 있다. 한편, 가습장치(140)에 의해 공급되는 물에 의해 터빈(122)을 통과하는 배기가스의 유량이 증가되는 것은 앞서 설명한 소기우회라인(130)을 통해 감소시킬 수 있다.

에어쿨러(150)는 공기를 냉각시켜 엔진(110)의 효율을 향상시키기 위한 구성으로서, 흡기라인(114)에서 EGR가스라인(161)이 연결되는 지점의 상류에 마련되어 공기를 냉각한다.

EGR가스라인(161)은 엔진(110)으로부터 배기가스가 배출시 일부가 회수되도록 흡기라인(114)에 연결된다. 본 실시예의 EGR가스라인(161)은 일단이 배기라인(113)에 연결되고(엔진에 연결될 수도 있음) 타단이 흡기라인(114)에서 에어쿨러(150)의 하류(또는 상류)에 연결될 수 있다.

EGR가스라인(161)을 통해 경유하는 EGR가스는 흡기라인(114)에서 공기가 압축기(121)를 경유하여 엔진(110)으로 공급될 때, 출력감소를 최소로 하면서 최고연소온도를 낮추어 질소산화물의 발생을 감소시킨다. 이는, 실린더(111)에 유입되는 공기에 배기가스를 혼입하면, 산소농도가 낮아져 연소온도가 내려가며 질소산화물의 발생을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 에어쿨러(150) 하류에 배기가스를 유입시켜, 에어쿨러(150)를 보호하기 위한 별도의 정화장치를 생략할 수 있다.

특히, EGR가스라인(161)을 통해 엔진(110)으로 배기가스가 회수되어 EGR가스를 재순환시킬 때는, 완전연소에 가까워지도록 배기가스와 EGR가스의 혼합이 균일하게 이루어질 필요가 있다.

여기서, EGR가스라인(161)이 합류되는 흡기라인(114)에서 압축기(121)를 경유하여 엔진(110)으로 유입되는 소기가스는 압축기(121)에서 압축된 압축공기가 될 수 있다. 본 실시예에서는 압축공기와 EGR가스의 균일한 혼합을 위해, 아래와 같은 구조를 이룰 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 EGR가스라인(161)은 관부재(161A), 관통부재(161B) 및 회전부(161E)를 포함할 수 있으며, 라인어셈블리(A)를 이룰 수 있다.

관부재(161A)는 배기라인(113)에서 흡기라인(114)까지 연결되는 라인으로, 배기라인(113)에서 공급되는 배기가스가 회수되어 이루어지는 EGR가스를 흡기라인(114)으로 공급한다.

관통부재(161B)는 흡기라인(114) 내부를 관통하여 EGR가스를 흡기라인(114)으로 직접 공급하는 구성으로서, 관부재(161A)에 연장되고 EGR가스가 배출되는 복수의 배출홀(161D)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통부재(161B)는 관부재(161A)에 회전가능하게 연결되고, 관통부재(161B)는 흡기라인(114) 내의 압축공기 흐름에 직각방향으로 마련될 수 있다. 이러한, 관통부재(161B)는 회전이 용이하도록 베어링(161C)이 양단에 마련될 수 있고, 관 형태로 이루어져 회전부(161E)에 의해 회전이 용이하게 이루어질 수 있다.

회전부(161E)는 흡기라인(114)과 EGR가스라인(161)의 흐름 사이에 마련되며, 일례로 관통부재(161B)의 외주면에 복수개의 날개 형태인 윙부재가 마련되고, 흡기라인(114) 내부의 기체 흐름을 따라 회전한다. 회전부(161E)는 회전에 의해 흡기라인(114)과 EGR가스라인(161)의 흐름을 혼합시킨다.

예를 들어, 흡기라인(114)으로 압축공기가 유입되면, 압축공기의 경로 상에 마련되는 윙부재가 압축공기의 흐름에 부딪혀 밀리게 된다. 이에 따라, 윙부재는 관통부재(161B)를 회전축으로 회전된다. 압축공기의 흐름에 따라 회전되는 윙부재는 관통부재(161B)를 회전축으로 하여 관통부재(161B)가 연동하여 회전함에 따라, 관통부재(161B)에 형성되는 복수의 배출홀(161D)을 따라 자연적으로 나오는 EGR가스는 물론 관통부재(161B)의 회전에 의한 원심력으로 EGR가스가 원활히 배출될 수 있다.

또한, 윙부재가 회전함에 따라 흡기라인(114)을 경유하는 압축공기와 관통부재(161B)에서 배출되는 EGR가스가 섞이게 됨으로써 균일하게 혼합이 이루어질 수 있다.

이러한, EGR가스라인(161)의 관부재(161A) 상에 도 1에 도시한 바와 같이, EGR밸브(162), EGR쿨러(164), 리드밸브(163)가 상류에서 하류로 직렬로 마련될 수 있다.

EGR밸브(162)는 EGR가스라인(161)을 통해 배기가스가 재순환되도록 배기가스의 유량을 조절하고, 리드밸브(163)는 EGR가스라인(161) 상에서 EGR밸브(162)의 하류에 마련되어, 배기가스는 배출시키되 공기의 유입은 차단한다. 그리고 EGR쿨러(164)는 EGR가스라인(161) 상에서 EGR밸브(162)와 리드밸브(163) 사이에 마련되어 배기가스를 냉각한다. EGR쿨러(164)는 물을 냉매로 이용하여 배기가스와 열교환이 행해져 배기가스를 냉각시킬 수 있다. 게다가, 배기라인(113) 상에도 별도의 밸브(113A)가 마련되어 EGR밸브(162)와 동일 또는 유사하게 터빈(122)으로 유입되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다.

본 실시예는 배기가스가 배기라인(113)과 EGR가스라인(161)을 통해 외부로 배출되거나 일부가 엔진(110)으로 다시 회수되도록 흐를 수 있다. 배기가스가 배기라인(113)을 통해 외부로 배출되는 경우, 터빈(122)으로 배기가스가 공급되어 배기가스가 가지는 에너지가 터빈(122)을 구동시킨 후 배출된다.

배기가스가 EGR가스라인(161)을 통해 엔진(110)으로 회수되는 경우, 배기가스는 EGR가스라인(161)을 통해 흡기라인(114)으로 공급되어 엔진(110)의 연소실로 유입될 수 있다. 배기가스가 EGR가스라인(161)으로 공급되는 경우, 배기가스는 EGR밸브(162), EGR쿨러(164), 리드밸브(163)를 차례로 경유할 수 있고, EGR가스라인(161)을 경유하면서 배기가스가 냉각될 수 있다. 그리고 나서 배기가스는 흡기라인(114)에서 냉각된 공기와 합류하여 엔진(110)의 실린더(111)로 공급될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예는, 회전부(161E)의 윙부재가 관통부재(161B)를 회전축으로 하고 압축공기에 부딪혀 밀려 회전함에 따라, 압축공기가 EGR가스와 섞여 압축공기와 EGR가스를 균일하게 혼합시킬 수 있고, 관통부재(161B)의 회전으로 EGR가스가 원심력에 의해 원활히 배출되어 압축공기와 혼합이 균일하게 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다. 앞서 설명한 제1 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 흡기라인(114) 및 EGR가스라인(261)을 포함한다.

본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 제1 실시예의 엔진 시스템(100)의 엔진 시스템용 라인어셈블리와 동일한 위치에 마련될 수 있으며, 제1 실시예의 EGR가스라인(161)과 형상이 달리 이루어 지고 기능은 동일 또는 유사하게 이루어질 수 있다.

즉, 제1 실시예의 EGR가스라인(161)이 흡기라인(114) 상에 직각으로 관통하여 회전부(161E)에 연동함에 따라 관통부재(161B)가 회전되는 것과 달리, 본 실시예는 관통부재(261B)가 흡기라인(114)을 관통하는 것이 유사하나 흡기라인(114) 내에서 절곡되며 고정되는 것이 달리 이루어질 수 있다.

예를 들어, 본 실시예의 EGR가스라인(261)은 관부재(261A), 관통부재(261B) 및 회전부(261D)를 포함할 수 있다.

관부재(261A)는 일실시예와 동일 또는 유사하게 배기라인(113)에서 흡기라인(114)까지 연결되는 라인으로, 배기라인(113)에서 공급되는 배기가스가 회수되어 이루어지는 EGR가스를 흡기라인(114)으로 공급한다.

한편, 관통부재(261B)는 흡기라인(114) 상에서 단부가 흡기라인(114)과 수평을 이루도록, 절곡되어 동일선상의 가상축을 이룰 수 있다. 이러한, 관통부재(261B)는 단부에 배출홀(261C)이 형성되거나 관통부재(261B)의 단부뿐 아니라 둘레면을 따라 배출홀(261C)이 형성될 수 있다.

게다가, 회전부(261D)는 흡기라인(114)과 EGR가스라인(261)의 흐름 사이에 마련되며, 회전에 의해 흡기라인(114)과 EGR가스라인(261)의 흐름을 혼합시킨다. 예를 들어, 회전부(261D)는 압축공기의 흐름에 맞닿도록 흡기라인(114)에 수평한 관통부재(261B)(도 3에서와 같이 일례로 단부)에 회전가능하게 마련되고, 흡기라인(114) 내부의 기체 흐름을 따라 회전하는 프로펠러를 포함할 수 있다. 회전부(261D)의 프로펠러는 관통부재(261B)에 각이 틀어진 형태로 이루어져 흡기라인(114)을 경유하는 압축공기에 맞닿아 돌게 된다.

이와 같이, 본 실시예는, 압축공기에 부딪혀 회전하는 회전부(261D)의 프로펠러에 의해 압축공기와 EGR가스가 섞여 균일하게 혼합될 수 있어, 압축공기와 EGR가스의 혼합효율을 증대시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다. 앞서 설명한 제1,2 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 흡기라인(114), EGR가스라인(361) 및 혼합부(370)를 포함한다.

본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 제1 실시예의 엔진 시스템(100)의 엔진 시스템용 라인어셈블리와 동일한 위치에 마련될 수 있으며, 제1,2 실시예의 EGR가스라인(161,261)과 형상이 달리 이루어 지고 기능은 동일 또는 유사하게 이루어질 수 있다.

즉, 제1,2 실시예의 EGR가스라인(161,261)은 흡기라인(114)을 관통하여 이루어지고 회전부(161E, 261D)를 포함하는 것과 달리, 본 실시예의 EGR가스라인(361)은 흡기라인(114)에 연결되되, EGR가스라인(361)의 내부를 관통할 수도 있고 연통이 되도록 연결만 될 수도 있다.

본 실시예의 EGR가스라인(361)은 단부가 분기되어 흡기라인(114)에 연통되는 EGR가스의 출구가 하나 이상으로(본 실시예에서는 2개를 도시함) 이루어질 수 있다.

여기서, 혼합부(370)는 압축공기와 EGR가스의 혼합을 균일하게 이루는 구성으로서, 흡기라인(114)과 EGR가스라인(361)의 흐름 사이에 마련된다. 이러한, 혼합부(370)는 일단은 고정단으로 이루어지고, 타단은 자유단으로 이루어진다. 예를 들어, 혼합부(370)는 일단이 흡기라인(114)과 EGR가스라인(361) 사이의 연결지점 또는 EGR가스라인(361)에 인접하게 고정되고, 타단이 EGR가스의 배출 경로상에 마련될 수 있다.

이러한, 혼합부(370)는 판 형태로 이루어져 흡기라인(114)를 경유하는 압축공기의 흐름에 맞닿아 부딪혀 타단이 흔들리고, EGR가스라인(361)으로부터 배출되는 EGR가스에 맞닿아 부딪혀 흔들림으로써 흡기라인(114)을 경유하는 압축공기와 EGR가스를 뒤섞이게 하여 균일하게 혼합시킨다. 여기서, 혼합부(370)는 탄성을 가져 압축공기 또는 EGR가스의 흐름에 부딪힌 후 반동됨에 따라 일단을 축으로 타단이 흔들릴 수 있다.

일례로, 혼합부(370)는 흡기라인(114)의 내측을 가로지르되 압축공기의 흐름방향과 EGR가스의 흐름방향에 마주하도록 흡기라인(114)의 길이방향에 대하여 경사를 이룰 수 있다. 즉, 혼합부(370)의 일단이 상류측에 마련되고 혼합부(370)의 타단이 하류측에 마련되되, 혼합부(370)의 타단이 EGR가스라인(361)의 출구에 인접하여 마련될 수 있다.

이에 따라, 혼합부(370)는 압축공기에 부딪혀 밀린 후 반동됨에 따라 흔들릴 수 있음은 물론, 압축공기에 부딪혀 EGR가스라인(361)의 출구 측으로 밀리고 EGR가스라인(361)에서 배출되는 EGR가스에 부딪혀 다시 EGR가스라인(361)의 출구에서 멀어짐으로써 일단을 축으로 흔들릴 수 있다.

이와 같이, 본 실시예는, 혼합부(370)가 압축공기와 EGR가스의 흐름 사이에 마련되어 압축공기나 ERG가스에 부딪혀 일단을 축으로 타단이 흔들림에 따라 흡기라인(114)을 경유하는 압축공기와 ERG가스를 흔들게 되므로 혼합을 효과적으로 구현할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다. 앞서 설명한 제1,2,3 실시예와 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 엔진(110)에 흡기매니폴드(112B)와 배기매니폴드(112A)가 연결되어 마련된다. 본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 제1 실시예의 엔진 시스템(100)에서 흡기매니폴드(112B)와 배기매니폴드(112A)에 위치할 수 있다.

본 실시예의 EGR가스라인(461)은 제1 EGR가스라인(461A)과 제2 EGR가스라인(461B)을 포함한다.

제1 EGR가스라인(461A)과 제2 EGR가스라인(461B) 각각은 흡기매니폴드(112B)에 연결되며, 제1 EGR가스라인(461A)과 제2 EGR가스라인(461B)은 서로 유량이 달리 이루어진다.

예를 들어, 제1 EGR가스라인(461A)과 제2 EGR가스라인(461B)은 직경이 달리 이루어질 수 있고, 도면에서와 같이, 제1 EGR가스라인(461A)의 직경이 제2 EGR가스라인(461B)의 직경보다 크게 이루어져 제1 EGR가스라인(461A)을 경유하는 EGR가스의 유량이 제2 EGR가스라인(461B)을 경유하는 EGR가스의 유량보다 많을 수 있다.

이와 달리, 제1 EGR가스라인(461A)에는 제1 밸브(도시하지 않음)가 추가로 마련되고, 제2 EGR가스라인(461B)에는 제2 밸브(도시하지 않음)가 추가로 마련될 수 있다. 즉, 제1 EGR가스라인(461A)과 제2 EGR가스라인(461B)의 직경에 따른 유량의 차이뿐만 아니라, 제1 밸브와 제2 밸브의 개도조절에 의해 제1 EGR가스라인(461A)과 제2 EGR가스라인(461B)의 유량이 달리 이루어지거나 조절될 수 있다.

또한, 제1 EGR가스라인과 제2 EGR가스라인은 직경을 동일하게 이루고 제1,2밸브가 마련되어 제1,2밸브에 의한 개도조절로 유량이 제어될 수 있다

즉, 제1 EGR가스라인(461A)은 제1,2 실린더(111, 도면에서 1,2로 표시)에 연결되는 흡기매니폴드(112B)와 연통하고, 제2 EGR가스라인(461B)은 제3,4 실린더(111, 도면에서 3,4로 표시)에 연결되는 흡기매니폴드(112B)와 연통하여, 엔진(110)에 복수로 마련되는 실린더(111) 각각에 공급되는 압축공기와 EGR가스의 혼합비율을 달리 이루어, EGR가스의 혼합비율을 다양하게 구현함으로써, EGR가스에 대한 효용성을 적절히 운용할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예는, EGR가스의 혼합율비율을 달리하여 EGR가스를 상대적으로 많이 유입시킴으로써 배기를 깨끗하게 하거나, EGR가스의 혼합비율을 상대적으로 낮추어 엔진(110)의 효율을 높일 수 있다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 엔진 시스템용 라인어셈블리를 개념적으로 도시한 도면이다. 앞서 설명한 실시예들과 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 엔진 시스템용 라인어셈블리는 흡기라인(514), EGR가스라인(561)을 포함한다.

즉, 제1,2 실시예의 EGR가스라인(161,261)은 흡기라인(114)을 관통하여 이루어지고 회전부(161E, 261D)를 포함하는 것과 달리, 본 실시예의 EGR가스라인(561)은 흡기라인(514)에 연결되되, 직경에 변화를 이룬다.

본 실시예의 흡기라인(514)은 EGR가스라인(561)으로부터 공급되는 EGR가스의 합류지점에 인접하여 기체속도가 가속되어 EGR가스와 압축공기의 혼합 효율이 증대될 수 있다.

예를 들어, 흡기라인(514)은 EGR가스라인(561)에 인접한 위치에서 상류에서 하류를 향해 직경이 커질 수 있다. 이는 일례로 흡기라인(514)이 벤츄리 이젝터 형태를 이루어 형성될 수 있다.

이러한, 흡기라인(514)은 압축공기와 EGR가스의 합류 공간이 이루어지도록, EGR가스라인(561)이 합류되는 지점이 확장되게 이루어질 수 있으며, 합류 공간의 전후로 전단부(514A) 및 후단부(514B)를 포함할 수 있다.

전단부(514A)는 EGR가스라인(561)이 합류되는 지점에서 상류에 위치하고, 후단부(514B)는 EGR가스라인(561)이 합류되는 지점에서 하류에 위치한다. 전단부(514A)와 후단부(514B) 각각은 기체의 속도가 가속되어 기체의 혼합이 균일하게 이루어지도록, 하류를 향해 직경이 커지게 이루어질 수 있다. 즉, 전단부(514A)를 경유하는 압축공기가 전단부(514A)의 입구에서 출구를 향해 경유할 때 기체의 압력 에너지를 운동 에너지로 변환하여 기체의 유속이 빨라지게 한다. EGR가스라인(561)을 통해 공급되는 EGR가스의 합류지점에서 전단부(514A)를 통해 유속이 빨라진 압축공기가 EGR가스와 혼합시 압축공기가 EGR가스 사이를 빠르게 헤쳐나감에 따라 와류가 발생하여 혼합 효율이 개선될 수 있다.

이는, 후단부(514B)에서 후단부(514B)에 연장되는 흡기라인(514)을 경유하는 혼합된 EGR가스와 압축공기 사이를 후단부(514B)에서 혼합된 기체가 유속이 빨라진 상태로 빠르게 헤쳐나감에 따라 와류가 발생하여 다시 혼합이 이루어져 혼합 효율이 개선되는 것과 동일 또는 유사하다.

이와 같이, 본 실시예는, EGR가스의 합류지점에서 흡기라인(514)이 벤츄리 이젝터 형태를 이루어, 기체의 속도를 가속시킴으로써 EGR가스와 압축공기의 혼합이 균일하게 이루어지도록 하여 혼합이 원활히 이루어질 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

100: 엔진 시스템 110: 엔진
111: 실린더 112A: 배기매니폴드
112B: 흡기매니폴드 113: 배기라인
114,514: 흡기라인 120: 터보차저
121: 압축기 122: 터빈
130: 소기우회라인 131: 제어밸브
140: 가습장치 150: 에어쿨러
161,261,361,461,561: EGR가스라인 161A,261A: 관부재
161B,261B: 관통부재 161C: 베어링
161D,261C: 배출홀 161E,261D: 회전부
162: EGR밸브 163: 리드밸브
164: EGR쿨러 370: 혼합부
461A: 제1 EGR가스라인 461B: 제2 EGR가스라인

Claims

엔진의 연소실에 연결되어 압축공기가 경유하는 흡기매니폴드;
상기 엔진의 연소실에 연결되어 배기가스가 배출되는 배기매니폴드;
상기 흡기매니폴드에 연결되는 제1 EGR가스라인; 및
상기 흡기매니폴드에 연결되며, 상기 제1 EGR가스라인과 유량이 달리 이루어지는 제2 EGR가스라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
제1항에 있어서,
상기 엔진에는 복수의 실린더가 마련되고,
상기 실린더 각각에 상기 제1 EGR가스라인 또는 상기 제2 EGR가스라인을 통해 EGR가스가 공급되는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 EGR가스라인과 상기 제2 EGR가스라인은 직경이 달리 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 EGR가스라인에는 제1 밸브가 마련되고, 상기 제2 EGR가스라인에는 제2 밸브가 마련되어, 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 개도조절에 의해 상기 제1 EGR가스라인과 상기 제2 EGR가스라인의 유량이 달리 이루어지는 것을 특징으로 하는 엔진 시스템.